Data Sheet
INAx181-Q1 汽车双向低侧和高侧电压输出
电流检测放大器
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1 特性
- 符合面向汽车应用的 AEC-Q100 标准
- 温度等级 1：–40°C ≤ TA ≤ 125°C
- HBM ESD 分类等级 2
- CDM ESD 分类等级 C6
- 功能安全型
- 共模范围 (VCM)：-0.2V 至 26V
- 高带宽：350kHz（A1 器件）
- 失调电压：
- VCM = 0V 时为 ±150µV（最大值）
- VCM = 12V 时为 ±500µV（最大值）
- 输出压摆率：2V/µs
- 双向电流检测功能
- 精度：
- ±1% 增益误差（最大值）
- 1µV/°C 温漂（最大值）
- 增益选项：
- 20V/V（A1 器件）
- 50V/V（A2 器件）
- 100V/V（A3 器件）
- 200V/V（A4 器件）
- 静态电流：260µA（最大值）(INA181-Q1)
3 说明
INA181-Q1、INA2181-Q1 和 INA4181-Q1 (INAx181-Q1) 电流检测放大器专为经成本优化的应用而设计。这些器件是一系列双向电流检测放大器（也称为电流分流监控器），可在独立于电源电压的 –0.2V 至 26V 范围内的共模电压中感测电流检测电阻器上的压降。INAx181-Q1 系列器件在四个固定增益器件选项中集成了匹配的电阻器增益网络：20V/V、50V/V、100V/V 或 200V/V。此匹配的增益电阻网络可更大限度地减少增益误差，并降低温漂。
这些器件由 2.7V 至 5.5V 单电源供电。单通道 INA181-Q1 消耗的最大电源电流为 260µA；而双通道 INA2181-Q1 消耗的最大电源电流为 500µA，四通道 INA4181-Q1 消耗的最大电源电流为 900µA。
INA181-Q1 提供 6 引脚 SOT-23 封装和 SC70 封装。INA2181-Q1 提供 10 引脚 VSSOP 封装。INA4181-Q1 可提供 20 引脚 TSSOP 封装。所有器件选项的额定扩展工作温度范围均为 –40°C 至 125°C。
封装信息
| 器件型号 | 封装(1) | 封装尺寸(2) |
|---|---|---|
| INA181-Q1 | DBV（SOT-23，6） | 2.90mm × 2.80mm |
| DCK（SC70，6） | 2.00mm × 2.10mm | |
| INA2181-Q1 | DGS（VSSOP，10） | 3.00mm × 4.90mm |
| INA4181-Q1 | PW（TSSOP，20） | 6.50mm × 6.40mm |
(1) 有关所有可用封装，请参阅节 11。
(2) 封装尺寸（长 × 宽）为标称值，并包括引脚（如适用）。
4 器件比较
表 4-1 器件比较
| 产品 | 通道数量 | 增益 (V/V) |
|---|---|---|
| INA181A1-Q1 | 1 | 20 |
| INA181A2-Q1 | 1 | 50 |
| INA181A3-Q1 | 1 | 100 |
| INA181A4-Q1 | 1 | 200 |
| INA2181A1-Q1 | 2 | 20 |
| INA2181A2-Q1 | 2 | 50 |
| INA2181A3-Q1 | 2 | 100 |
| INA2181A4-Q1 | 2 | 200 |
| INA4181A1-Q1 | 4 | 20 |
| INA4181A2-Q1 | 4 | 50 |
| INA4181A3-Q1 | 4 | 100 |
| INA4181A4-Q1 | 4 | 200 |
5 引脚配置和功能
图 5-1 INA181-Q1：DBV 封装6 引脚 SOT-23顶视图
图 5-2 INA181-Q1：DCK 封装6 引脚 SC70顶视图
表 5-1 引脚功能：INA181-Q1（单通道）
| 引脚 | 类型 | 说明 | ||
|---|---|---|---|---|
| 名称 | SOT-23 | SC70 | ||
| GND | 2 | 2 | 模拟 | 地 |
| IN– | 4 | 5 | 模拟输入 | 电流检测放大器负输入。对于高侧应用，连接至检测电阻的负载侧。对于低侧应用，连接至检测电阻的接地侧。 |
| IN+ | 3 | 4 | 模拟输入 | 电流检测放大器正输入。对于高侧应用，连接至检测电阻的总线电压侧。对于低侧应用，连接至检测电阻的负载侧。 |
| OUT | 1 | 6 | 模拟输出 | 输出电压 |
| REF | 5 | 1 | 模拟输入 | 基准输入 |
| VS | 6 | 3 | 模拟 | 电源，2.7 V 至 5.5 V |
图 5-3 INA2181-Q1：DGS 封装10 引脚 VSSOP顶视图
图 5-4 INA4181-Q1：PW 封装20 引脚 TSSOP顶视图
表 5-2 引脚功能：INA2181-Q1（双通道）和 INA4181-Q1（四通道）
| 引脚 | 类型 | 说明 | ||
|---|---|---|---|---|
| 名称 | INA2181-Q1 | INA4181-Q1 | ||
| GND | 4 | 16 | 模拟 | 地 |
| IN–1 | 2 | 3 | 模拟输入 | 通道 1 的电流检测放大器负输入。对于高侧应用，连接至通道 1 检测电阻的负载侧。对于低侧应用，连接至通道 1 检测电阻的接地侧。 |
| IN+1 | 3 | 4 | 模拟输入 | 通道 1 的电流检测放大器正输入。对于高侧应用，连接至通道 1 检测电阻的总线电压侧。对于低侧应用，连接至通道 1 检测电阻的负载侧。 |
| IN–2 | 8 | 7 | 模拟输入 | 通道 2 的电流检测放大器负输入。对于高侧应用，连接至通道 2 检测电阻的负载侧。对于低侧应用，连接至通道 2 检测电阻的接地侧。 |
| IN+2 | 7 | 6 | 模拟输入 | 通道 2 的电流检测放大器正输入。对于高侧应用，连接至通道 2 检测电阻的总线电压侧。对于低侧应用，连接至通道 2 检测电阻的负载侧。 |
| IN–3 | — | 14 | 模拟输入 | 通道 3 的电流检测放大器负输入。对于高侧应用，连接至通道 3 检测电阻的负载侧。对于低侧应用，连接至通道 3 检测电阻的接地侧。 |
| IN+3 | — | 15 | 模拟输入 | 通道 3 的电流检测放大器正输入。对于高侧应用，连接至通道 3 检测电阻的总线电压侧。对于低侧应用，连接至通道 3 检测电阻的负载侧。 |
| IN–4 | — | 18 | 模拟输入 | 通道 4 的电流检测放大器负输入。对于高侧应用，连接至通道 4 检测电阻的负载侧。对于低侧应用，连接至通道 4 检测电阻的接地侧。 |
| IN+4 | — | 17 | 模拟输入 | 通道 4 的电流检测放大器正输入。对于高侧应用，连接至通道 4 检测电阻的总线电压侧。对于低侧应用，连接至通道 4 检测电阻的负载侧。 |
| NC | — | 10、11 | — | NC 表示无内部连接。这些引脚可保持悬空，也可连接 VS 和接地之间的任何电压。 |
| OUT1 | 1 | 2 | 模拟输出 | 通道 1 输出电压 |
| OUT2 | 9 | 8 | 模拟输出 | 通道 2 输出电压 |
| OUT3 | — | 13 | 模拟输出 | 通道 3 输出电压 |
| OUT4 | — | 19 | 模拟输出 | 通道 4 输出电压 |
| REF1 | 5 | 1 | 模拟输入 | 通道 1 基准电压，0 至 VS |
| REF2 | 6 | 9 | 模拟输入 | 通道 2 基准电压，0 至 VS |
| REF3 | — | 12 | 模拟输入 | 通道 3 基准电压，0 至 VS |
| REF4 | — | 20 | 模拟输入 | 通道 4 基准电压，0 至 VS |
| VS | 10 | 5 | 模拟 | 电源引脚，2.7V 至 5.5V |
6 规格
6.1 绝对最大额定值
在自然通风条件下的工作温度范围内测得（除非另有说明）(1)
| 最小值 | 最大值 | 单位 | ||
|---|---|---|---|---|
| 电源电压，VS | 6 | V | ||
| 模拟输入，IN+，IN-(2) | 差分 (VIN+)-(VIN-) | -28 | 28 | V |
| 共模(3) | GND – 0.3 | 28 | ||
| 输入电压范围 | 在 REF 引脚处 | GND – 0.3 | VS + 0.3 | V |
| 输出电压 | GND – 0.3 | VS + 0.3 | V | |
| 最大输出电流，IOUT | 8 | mA | ||
| 自然通风工作温度范围，TA | -55 | 150 | °C | |
| 结温，TJ | 150 | °C | ||
| 贮存温度，Tstg | -65 | 150 | °C | |
(1) 超出绝对最大额定值运行可能会对器件造成损坏。绝对最大额定值并不表示器件在这些条件下或在建议运行条件以外的任何其他条件下能够正常运行。如果超出建议运行条件但在绝对最大额定值范围内使用，器件可能不会完全正常运行，这可能影响器件的可靠性、功能和性能，并缩短器件寿命。
(2) VIN+ 和 VIN- 分别为 IN+ 和 IN- 引脚上的电压。
(3) 如果将任何引脚上的电流限制在 5mA，该引脚的输入电压可能超出所示电压。
6.3 建议运行条件
在自然通风条件下的工作温度范围内测得（除非另有说明）
| 最小值 | 标称值 | 最大值 | 单位 | ||
|---|---|---|---|---|---|
| VCM | 共模输入电压（IN+ 和 IN–） | –0.2 | 12 | 26 | V |
| VS | 运行电源电压 | 2.7 | 5 | 5.5 | V |
| TA | 自然通风条件下的工作温度范围 | -40 | 125 | °C | |
6.4 热性能信息
| 热指标 (1) | INA181-Q1 | INA2181-Q1 | INA4181-Q1 | 单位 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| DCK (SC70) | DBV (SOT-23) | DSQ (WSON) | DGS (VSSOP) | PW (TSSOP) | |||
| 6 引脚 | 6 引脚 | 10 引脚 | 10 引脚 | 14 引脚 | |||
| RθJA | 结至环境热阻 | 188.0 | 198.7 | 74.5 | 177.3 | 97.0 | °C/W |
| RθJC(top) | 结至外壳（顶部）热阻 | 140.8 | 120.9 | 89.7 | 68.7 | 37.7 | °C/W |
| RθJB | 结至电路板热阻 | 78.8 | 52.3 | 39.8 | 98.4 | 48.3 | °C/W |
| ψJT | 结至顶部特征参数 | 62.1 | 30.3 | 3.7 | 12.6 | 3.6 | °C/W |
| ψJB | 结至电路板特征参数 | 78.5 | 52.0 | 39.7 | 96.9 | 47.9 | °C/W |
| RθJC(bot) | 结至外壳（底部）热阻 | 不适用 | 不适用 | 16.8 | 不适用 | 不适用 | °C/W |
6.5 电气特性
在 TA = 25°C、VS = 5V、VREF = VS / 2、VIN+ = 12V 且 VSENSE = VIN+ – VIN– 时测得（除非另有说明）
| 参数 | 条件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 单位 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 输入 | |||||||
| CMRR | 共模抑制比，RTI(1) | VIN+ = 0V 至 26V，VSENSE = 0mV， TA = –40°C 至 +125°C |
84 | 100 | dB | ||
| VOS | 失调电压，RTI | VSENSE = 0mV，VIN+ = 0V | ±25 | ±150 | μV | ||
| VSENSE = 0mV | ±100 | ±500 | μV | ||||
| dVOS/dT | 温漂，RTI | VSENSE = 0mV，TA = –40°C 至 +125°C | 0.2 | 1 | μV/°C | ||
| PSRR | RTI 与电源比 | VS = 2.7V 至 5.5V，VIN+ = 12V， VSENSE = 0mV |
±8 | ±40 | μV/V | ||
| IIB | 输入偏置电流 | VSENSE = 0mV，VIN+ = 0V | -6 | μA | |||
| VSENSE = 0mV | 75 | μA | |||||
| IIO | 输入失调电流 | VSENSE = 0mV | ±0.05 | μA | |||
| 输出 | |||||||
| G | 增益 | A1 器件 | 20 | V/V | |||
| A2 器件 | 50 | V/V | |||||
| A3 器件 | 100 | V/V | |||||
| A4 器件 | 200 | V/V | |||||
| EG | 增益误差 | VOUT = 0.5V 至 VS – 0.5V， TA =–40°C 至 +125°C |
±0.1% | ±1% | |||
| 增益误差与温度之间的关系 | TA = -40°C 至 +125°C | 1.5 | 20 | ppm/°C | |||
| 非线性误差 | VOUT = 0.5V 至 VS - 0.5V | ±0.01% | |||||
| 最大容性负载 | 无持续振荡 | 1 | nF | ||||
| 电压输出(2) | |||||||
| VSP | 相对于 VS 电源轨的摆幅(3) | RL = 10kΩ 至 GND，TA = –40°C 至 +125°C | (VS) – 0.02 | (VS) – 0.03 | V | ||
| VSN | 相对于 GND 的摆幅(3) | RL = 10kΩ 至 GND，TA = –40°C 至 +125°C | (VGND)0.0005 | (VGND)0.005 | V | ||
| 频率响应 | |||||||
| BW | 带宽 | A1 器件，CLOAD = 10pF | 350 | kHz | |||
| A2 器件，CLOAD = 10pF | 210 | kHz | |||||
| A3 器件，CLOAD = 10pF | 150 | kHz | |||||
| A4 器件，CLOAD = 10pF | 105 | kHz | |||||
| SR | 压摆率 | 2 | V/μs | ||||
| 噪声，RTI (1) |
|||||||
| 电压噪声密度 | 40 | nV/√Hz | |||||
| 电源 | |||||||
| IQ | 静态电流 | INA181 | VSENSE = 0mV | 195 | 260 | μA | |
| VSENSE = 0mV，TA = –40°C 至 +125°C | 300 | ||||||
| INA2181 | VSENSE = 0mV | 356 | 500 | μA | |||
| VSENSE = 0mV，TA = –40°C 至 +125°C | 520 | ||||||
| INA4181 | VSENSE = 0mV | 690 | 900 | μA | |||
| VSENSE = 0mV，TA = –40°C 至 +125°C | 1000 | ||||||
(1) RTI = 以输入为参考。
(2) 参阅输出电压摆幅与输出电流间的关系
(3) 摆幅规格是在过驱输入条件下测试得出的。
6.6 典型特性
在 TA = 25°C、VS = 5V、VREF = VS / 2 且 VIN+ = 12V（除非另有说明）
| 电源电压 = 0V |
| 80mVPP 输入阶跃 |
| 电源电压 = 5V |
7 详细说明
7.1 概述
INA181-Q1、INA2181-Q1 和 INA4181-Q1 (INAx181-Q1) 是汽车级 26V 共模电流检测放大器，可用于低侧和高侧配置。这些专门设计的电流检测放大器可在远超为器件供电的电源电压的共模电压下，精确测量电流检测电阻上产生的电压。可在高达 26V 的输入电压轨上测量电流，并且器件可由低至 2.7V 的电源电压供电。
7.2 功能方框图
图 7-1 INA181-Q1 功能方框图
图 7-2 INA2181-Q1 功能方框图
图 7-3 INA4181-Q1 功能方框图7.3 特性说明
7.3.1 高带宽和转换率
INAx181-Q1 支持高达 350kHz 的小信号带宽和 2V/µs 的大信号压摆率。INAx181-Q1 能够检测到感应电流的快速变化，并且能够快速转换输出，因此非常适合需要快速响应输入电流变化的应用。一个需要高带宽和转换率的应用是低侧电机控制、在该应用中、能够跟踪电机中快速变化的电流、从而在更宽的工作范围内实现更精确的控制。需要更高带宽和压摆率的另一种应用是系统故障检测，INAx181-Q1 与外部比较器和基准配合使用，可以快速检测感应电流何时超出范围。
